CN108101980B - 一种高纯度藻蓝色素的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高纯度藻蓝色素的制备方法，其特点是采用螺旋藻粉作原料，经浸提、过滤、盐析、脱盐浓缩、微胶囊化、喷雾干燥、混合处理等连续化生产，获得藻蓝色素为蓝色粉末状，藻蓝蛋白是从螺旋藻中分离出的一种深蓝色粉末，色泽美观，其主要成分为藻蓝蛋白，属于卟啉类的藻青素，是自然界中少见的色素蛋白之一，不仅颜色鲜艳，而且本身是一种营养丰富的蛋白质，其氨基酸组成齐全，必须氨基酸含量高。本方法具有生产周期短和纯度高的优点，且不会造成二次污染，所得的藻蓝色素藻蓝蛋白含量可达71.3％，纯度A620/A280可达3.6，能够满足食品及化妆品行业的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种高纯度藻蓝色素的制备方法，属于农产品深加工领域。
背景技术
螺旋藻，又称节旋藻或蓝细菌，属于蓝藻门，主要包括极大螺旋藻、纯顶螺旋藻及盐泽螺旋藻类。螺旋藻营养成分极其丰富，其含有大量蛋白质，多种维生素及矿物质等，可以作为一种高蛋白，低脂肪、低胆固醇、低热值的保健食品，被联合国粮农组织推荐为“人类明天最理想的食品”。随着螺旋藻越来越多地被开发为高蛋白功能性食品、保健品等，螺旋藻的开发利用也将拥有了更广阔的前景。
螺旋藻中的藻蓝蛋白是一种重要的捕光色素蛋白，并且具有抗癌、促进血细胞再生、调节人体免疫系统，增强免疫系统功能等功效，因此藻胆蛋白被广泛应用于食品、染料、医药等领域。
目前，藻蓝色素的提纯方法存在成本高、操作繁琐和周期长的缺点，例如，在CN104844707A公开了一种从螺旋藻中提取藻蓝色素的提取方法，仅提取步骤就需要先将螺旋藻在水中进行反复冻融，进行高压均质后再进行超声波破碎；后期的纯化步骤，则需要先进行离心提取料液；并且高压均质和超声波破碎，特别是高压均质会产生高温，容易造成藻蓝色素的分解和破坏。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明提供一种高纯度藻蓝色素的制备方法，所述方法制备工艺简单、提纯条件温和、提纯周期短、设备常规、成本低、所得藻蓝色素的纯度高。
本发明的目的由以下技术方案来实现，一种高纯度藻蓝色素的制备方法，包括以下步骤：
(1)浸提：将螺旋藻粉和盐溶液按照重量之比1：(20～50)混合，在10℃～30℃下浸提6～8小时，过滤收集螺旋藻粗提液；
(2)盐析沉淀：向步骤(1)所得的螺旋藻粗提液中加入硫酸铵至硫酸铵饱和度为10％～15％，调节pH＝6.0～6.5，在10℃～30℃下静置后过滤，收集藻蓝色素沉淀；
(3)脱盐浓缩：将步骤(2)得到的藻蓝色素沉淀用水稀释后进行过滤，过滤所得滤液用膜设备进行脱盐浓缩，得到藻蓝色素浓缩液；
(4)微胶囊化：选择高分子化合物溶液作为壁材，以步骤(3)得到的藻蓝色素浓缩液作为芯材，将高分子化合物溶液以50Kg/h～100Kg/h的速度添加到步骤(3)得到的藻蓝色素浓缩液中，得到微胶囊化的藻蓝色素液；
(5)喷雾干燥：将步骤(4)得到的微胶囊化的藻蓝色素液进行喷雾干燥，获得高纯度藻蓝色素粉末。
优选地，所得到的高纯度藻蓝色素粉末还可以进一步过筛除铁，具体步骤是：将不同批次喷雾干燥的藻蓝蛋白色素粉末通过80目的筛网及除铁器，然后把过筛后的粉末置于粉体混合机中充分混合后封装。
优选地，步骤(1)所述盐为氯化钠、氯化钾和磷酸二氢钠中的一种或几种。
优选地，步骤(1)所述盐溶液中盐的质量浓度为1％～5％。
优选地，步骤(3)所述过滤的设备为孔径0.22μm～0.45μm精滤机。
优选地，步骤(3)所述膜设备的截留分子量为1万～3万。
优选地，步骤(3)所述水为电导率1～60us的纯净水。
优选地，步骤(3)所述藻蓝色素浓缩液的电导率为1800us/cm以下，并且所述藻蓝色素浓缩液中固形物含量为15％～20％。
优选地，步骤(4)所述高分子化合物为麦芽糊精、环糊精、海藻酸钠、果胶和明胶中的一种或几种。
优选地，步骤(5)所述喷雾干燥的进口温度为160～220℃，出口温度为70～90℃。
优选地，步骤(2)中排出的废水还可进一步回收利用，具体步骤是：将螺旋藻废水汇集于梯级水池，经过滤、杀菌后，返回盐析沉淀工序中循环使用。
优选地，步骤(3)中排出的废水还可进一步回收利用，具体步骤是：超滤排出的废水汇集于另一梯级水池，经过滤、杀菌、调节pH值后，返回精滤机中循环使用。
在本发明的实施方式中，所述步骤(1)中浸提过的螺旋藻渣可以用碱中和、脱水后，用干燥设备烘干作饲料添加剂出售。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、所述方法制备工艺简单、提纯条件温和、提纯周期短、设备常规、成本低、所得藻蓝色素的纯度高；可连续大规模工业化生产。成品藻蓝色素为蓝色粉末，以藻蓝蛋白为主的天然食用色素，藻蓝色素藻蓝蛋白含量可达71.3％，纯度A620/A280可达3.62。
2、生产过程中无三废排放、无污染，对环境友好；排出的废水经过滤、杀菌、调节pH值后，分别返回循环使用；浸提过的螺旋藻残渣脱水后，用干燥设备烘干作饲料添加剂出售，带来丰厚的附加值。
附图说明
图1：本发明生产工艺流程图
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例对本发明创造作进一步的描述，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例所述的范围。
下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。
实施例1
将干燥的优质螺旋藻300Kg放于不锈钢搅拌罐中，按螺旋藻：盐溶液＝1：20质量比加入2％的氯化钠溶液，25℃低速搅拌7h。将溶解好的料液通过管道输送到板框压滤机中，利用板框压滤机对料液进行分离，从而获得藻蓝色素粗提取液。收集藻蓝色素粗提取液，向其中加入食品级粉末状硫酸铵固体，至混合液中硫酸铵饱和度为10％，然后调节pH为6.0，在10℃下搅拌混匀后静置6h，除去上清液，采用电导率在1～60us的纯净水稀释后利用0.45μm的精滤机进行除杂处理，并将过滤的料液通过分子量为3万的超滤膜设备进行脱盐浓缩处理，直至透过液电导率在1800us/cm以下和固形物含量15.9％时,停止脱盐浓缩处理。将质量为浓缩液质量5％的环糊精，环糊精按照质量比1：10的比例用纯净水溶解，环糊精溶液以60Kg/h的速度加入浓缩液中，同时蠕动泵以200r/min的转速搅拌，搅拌至加完环糊精2h后，将浓缩液进行喷雾干燥，喷雾干燥进口温度为195℃，出口温度为85℃，在此条件下，获得藻蓝蛋白含量67.3％，纯度A620/A280＝3.45的蓝色藻蓝色素粉末51.3Kg。
实施例2
将干燥的优质螺旋藻300Kg放于不锈钢搅拌罐中，按螺旋藻：盐溶液＝1：35质量比加入1％的氯化钾溶液，10℃低速搅拌6h。将溶解好的料液通过管道输送到板框压滤机中，利用板框压滤机对料液进行分离，从而获得藻蓝色素粗提取液。收集藻蓝色素粗提取液，向其中加入食品级粉末状硫酸铵固体，至混合液中硫酸铵饱和度为12％，然后调节pH为6.2，在20℃下搅拌混匀后静置6h，除去上清液，采用电导率1～60us的纯净水稀释后利用0.3μm的精滤机进行除杂处理，并将过滤的料液通过分子量为2万的超滤膜设备进行脱盐浓缩处理，直至透过液电导率在1700us/cm以下和固形物含量15.9％时,停止脱盐浓缩处理。将质量为浓缩液质量5％的环糊精，环糊精按照质量比1：10的比例用纯净水溶解，环糊精溶液以75Kg/h的速度加入浓缩液中，同时蠕动泵以200r/min的转速搅拌，搅拌至加完环糊精2h后，将浓缩液液进行喷雾干燥，喷雾干燥进口温度为198℃，出口温度为86℃，在此条件下，获得藻蓝蛋白含量69.4％，纯度A620/A280＝3.55的蓝色藻蓝色素粉末53.2Kg。
实施例3
将干燥的优质螺旋藻300Kg放于不锈钢搅拌罐中，按螺旋藻：盐溶液＝1：50质量比加入2％的磷酸二氢钠溶液，30℃低速搅拌8h。将溶解好的料液通过管道输送到板框压滤机中，利用板框压滤机对料液进行分离，从而获得藻蓝色素粗提取液。收集藻蓝色素粗提取液，向其中加入食品级粉末状硫酸铵固体，至混合液中硫酸铵饱和度为15％，然后调节pH为6.5，在30℃下搅拌混匀后静置6h，除去上清液，采用电导率1～60us的纯净水稀释后利用0.22μm的精滤机进行除杂处理，并将过滤的料液通过分子量为1万的超滤膜设备进行脱盐浓缩处理，直至透过液电导率在1700us/cm以下和固形物含量15.7％时,停止脱盐浓缩处理。将质量为浓缩液质量5％的环糊精，环糊精按照质量比1：10的比例用纯净水溶解，环糊精溶液以100Kg/h的速度加入浓缩液中，同时蠕动泵以200r/min的转速搅拌，搅拌至加完环糊精2h后，将浓缩液液进行喷雾干燥，喷雾干燥进口温度为195℃，出口温度为86℃，在此条件下，获得藻蓝蛋白含量71.3％，纯度A620/A280＝3.62的蓝色藻蓝色素粉末51.3Kg。
Claims (6)
1.一种高纯度藻蓝色素的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)浸提：将螺旋藻粉和盐溶液按照重量之比1：(20～50)混合，在25℃下浸提6～8小时，过滤收集螺旋藻粗提液,所述盐为氯化钠，所述盐溶液中盐的质量浓度为2％；
(2)盐析沉淀：向步骤(1)所得的螺旋藻粗提液中加入硫酸铵至硫酸铵饱和度为10％～15％，调节pH＝6.0～6.5，在10℃～30℃下静置后过滤，收集藻蓝色素沉淀；
(3)脱盐浓缩：将步骤(2)得到的藻蓝色素沉淀用水稀释后进行过滤，过滤所得滤液用膜设备进行脱盐浓缩，得到藻蓝色素浓缩液；
(4)微胶囊化：选择高分子化合物溶液作为壁材，以步骤(3)得到的藻蓝色素浓缩液作为芯材，将高分子化合物溶液以50Kg/h～100Kg/h的速度添加到步骤(3)得到的藻蓝色素浓缩液中，得到微胶囊化的藻蓝色素液；
(5)喷雾干燥：将步骤(4)得到的微胶囊化的藻蓝色素液进行喷雾干燥，获得高纯度藻蓝色素粉末；
所述步骤(4)所述高分子化合物为麦芽糊精、环糊精、果胶和明胶中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的一种高纯度藻蓝色素的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述过滤的设备为孔径0.22μm～0.45μm精滤机。
3.根据权利要求1～2任一项所述的一种高纯度藻蓝色素的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述膜设备的截留分子量为1万～3万。
4.根据权利要求1所述的一种高纯度藻蓝色素的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述水为电导率1～60us的纯净水。
5.根据权利要求1所述的一种高纯度藻蓝色素的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述藻蓝色素浓缩液的电导率为1800us/cm以下，并且所述藻蓝色素浓缩液中固形物含量为15％～20％。
6.根据权利要求1所述的一种高纯度藻蓝色素的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述喷雾干燥的进口温度为160～220℃，出口温度为70～90℃。
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Denomination of invention: A Preparation Method of High Purity Algal Blue Pigment Effective date of registration: 20230811 Granted publication date: 20201222 Pledgee: Yingtan branch of Jiujiang Bank Co.,Ltd. Pledgor: JIANGXI DANXIA BIOTECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2023980051876 |